水電站主變壓器選型方法及思路
| 路連接起來形成統(tǒng)一的油系統(tǒng)。這不但需要制造廠在設計和制造中充分考慮到組合三相變壓器在高地震地區(qū)長期運行的安全性，也要求安裝單位對該問題有足夠的重視，保證安裝質量。同時組合三相變壓器的低壓側三角形連接在器身內部完成，使離相封閉母線布置相對簡單，但是在安裝時變壓器繞組暴露在空氣中的時間較單相變壓器略長。 6．2．3 布置 單相變壓器組由三臺單相變壓器組成，一般采用三相分開布置（國外有將三臺單相變壓器布置在一個變壓器室的實例）。按我國電力設備典型消防規(guī)程（DL5027－93）要求，油量超過2 500kg及以上的變壓器必須分開布置，距離小于10m（500kV）時應以防火隔墻分隔。超大型水電站單相變壓器的油量遠遠超過規(guī)程的要求，必須分開布置安裝，故占地面積大（如溪洛渡水電站單相變壓器布置尺寸約34m×11m×14m）。 組合三相變壓器能簡化布置、節(jié)省占地面積。 該變壓器由引線連接管道或共同的上節(jié)油箱將三個單相變壓器組成一體，在布置上與三相變壓器相近（如溪洛渡水電站單臺組合三相變壓器布置尺寸約為20m×11m×14m）。 單相變壓器組與組合三相變壓器相比，缺點有： （1）占地面積大； ?。?）與發(fā)電機出口母線的連接復雜，母線布置困難，且增加母線長度、運行費用和能耗； ?。?）需增加地下洞室尺寸來布置廠用電設備，增加了土建的工程量； ?。?）廠用電設備不易合理地布置在供電負荷附近，增大了供電回路損耗、壓降且難免電纜交叉布置等問題。 因此，在變壓器布置方面上，組合三相變壓器比單相變壓器組在技術和經(jīng)濟上均更為合理。 6．2．4 備用相 超大型水電站采用單相變壓器組或組合三相變壓器，為了保證電站運行的可靠性，當變壓器臺數(shù)較多時需設置備用相，以提高電站運行可靠性，減少停電損失。單相變壓器組的備用相更換較組合三相變壓器方便，只需要將高、低壓側連接處拆開取出故障 相，將備用相安裝就位重新連接好高低壓側，并作相應試驗即可。而組合三相變壓器更換備用相除需上述工作外，還必須排出部分組合三相變壓器的變壓器油，拆下共用油系統(tǒng)的所有管路，移出故障相，然后將備用相安裝就位，連接好油路，并且還要對新的變壓器重作必要的試驗后才能再次投入運行，更換故障相的時間較長。 6．2．5 冷卻方式 在水電站設計中，對于布置在地下廠房內的主變壓器，一般采用水冷卻方式，因為對于水電站來說取水相對容易，水冷卻器效率高、噪音低，與風冷方式相比，可改善地下廠房的通風散熱條件，提高變壓器效率和運行可靠性。但我國主要的大江大河一般含砂量較大，部分流域存在浮石、雜草和水生物等雜質，易使冷卻器管路發(fā)生堵塞，降低冷卻效率，甚至導致冷卻器故障，所以選擇水冷卻器時也應根據(jù)各電站現(xiàn)場具體情況采用不同型號的冷卻器。 目前排砂型以及雙重管密封結構的水冷器已研制開發(fā)成功，并已在二灘、龔嘴、劉家峽、太平驛、萬安、東風電站應用，運行情況良好。以前生產(chǎn)的水冷卻器進水口承受的壓力僅為0．07 MPa，新型水冷卻器進出水承受壓力可達1．0 MPa。采用雙重管密封結構的水冷器，在發(fā)生管道滲漏時，設于夾層中監(jiān)測滲漏的傳感器將發(fā)出信號，可及時發(fā)現(xiàn)問題，避免冷卻水從脹口部位滲入油中。 根據(jù)超大型水電站實際情況和國內外水冷卻器的研制、生產(chǎn)和運行情況綜合考慮，主變壓器水冷卻器宜采用雙重管、排砂型的產(chǎn)品。 7 變壓器結構 目前世界上生產(chǎn)兩種不同結構形式的變壓器： 一種為芯式變壓器結構；另一種為殼式變壓器結構。絕大多數(shù)的制造廠生產(chǎn)芯式變壓器，只有少數(shù)制造廠生產(chǎn)殼式變壓器。一般殼式變壓器多為大容量變壓器。兩種變壓器的主要結構及特點如下： 7．1 鐵芯 芯式變壓器的鐵芯為立式框架結構，繞組圍繞芯柱成立式圓筒布置。芯柱用不同寬度的硅鋼片疊裝成圓形，上、下磁軛用同樣寬度的硅鋼片疊裝成矩形，并用夾件緊固，鐵芯與繞組被固定在油箱中。 殼式變壓器具有兩平行磁路，鐵芯圍繞繞組成水平布置。鐵芯由同樣寬度的硅鋼片組成，并在下層箱體的凸緣上進行搭接疊裝。上箱體落在鐵芯繞組裝配件上，并與下箱體焊接，鐵芯被固定。鐵芯四周靠箱體側板可靠的壓緊，而未采用壓緊螺栓，不會因不均勻壓緊而使變壓器特性變壞。 7．2 繞組 芯式變壓器繞組用紙包扁銅線或多根并聯(lián)換位導線繞制而成。繞組結構有連續(xù)圓筒式，連續(xù)餅式和糾結式。不同電壓繞組分內外層布置，如雙繞組變壓器有高低布置和高低高布置。 殼式變壓器繞組用紙包矩形（幾乎為正方形）銅導線或多根并聯(lián)換位導線繞制而成。數(shù)根導體包在一起作為一個線圈元件，并有連續(xù)絕緣紙層，層外涂有黏接劑，以便成形線圈每層牢固黏在一起。繞制結構多為糾結式，不同電壓繞組成垂直平行布置，低壓繞組緊靠磁軛布置，高低壓部分繞組組成一組，一般變壓器繞組由二組、四組或六組組成。 7．3 特點 殼式變壓器繞組完全被絕緣材料覆蓋，繞組成垂直布置，在繞組和鐵芯之間嵌入木楔，以防錯位，所有各面都被鐵芯和油箱緊緊夾住，機械力分布在較大的區(qū)域內，機械強度高，可放倒運輸。鐵芯的整個周邊被箱體側板壓緊，因此噪音水平較低。 上述兩種結構型式都適用于超大型水電站的主變壓器。 8 經(jīng)濟分析 變壓器的經(jīng)濟分析應考慮變壓器的本體造價、運輸費用、土建工程費用、安裝調試費用和運行費等綜合費用，以及國內外主要變壓器廠對變壓器本體造價的報價不一等因素。國內工程的主變壓器經(jīng)濟比較見表2。 根據(jù)已收集的國內外主要變壓器廠所提供的資料，并參考其他已建和在建工程的比較結果，對主變壓器采用單相變壓器、組合三相變壓器方案進行經(jīng)濟比較，各部分費用的相對比較見表3。 9 綜合比較和結論 9．1 綜合比較 單相變壓器組：雖然該方案設計、制造、運行經(jīng)驗成熟，可靠性高，設置備用相后，故障時更換較方便，停電時間短，單相運輸重量能滿足水運或鐵路運輸?shù)囊?，但投資最貴，且布置比較擁擠。 組合三相變壓器：投資比單相變壓器省，設置備用相后，故障相更換時間較單相變壓器長，具有一定的設計制造經(jīng)驗，可靠性較高，運行維護方便；運輸重量在60t以下，能滿足水運或鐵路運輸?shù)囊?；隨著變壓器制造和安裝水平的提高，通過制造廠的現(xiàn)場技術指導和配合，可適當提高變壓器的可靠性和縮短安裝工期；組合三相變壓器布置簡便，為大型地下廠房的布置節(jié)約了開挖量和土建工程量；組合三相變壓器有利于發(fā)電機母線的布置、縮短母線長度、節(jié)約母線投資、節(jié)省運行費用和降低能耗。 9．2 結論 受溪洛渡水電站運輸條件的限制，不宜采用整體三相變壓器方案；為了保證變壓器整體安裝質量和工期，不推薦采用現(xiàn)場組裝三相變壓器方案；組合三相變壓器和單相變壓器組均能滿足溪洛渡水電站安全可靠運行的要求，但組合三相變壓器投資較省，可大大縮小變壓器的占地面積，這對采用地下廠房布置的水電站來說尤為重要；采用組合三相變壓器有利于大電流離相封閉母線的布置連接，具有縮短母線長度、減低母線投資和電能損耗等優(yōu)越性。 綜合考慮溪洛渡水電站的具體情況，推薦組合三相變壓器為其主變壓器型式 |
